兩相流參數(shù)多傳感器測量方法研究.pdf

1、兩相流廣泛存在于自然界和人類生產(chǎn)過程當中，其參數(shù)的準確檢測對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重大而深遠的意義。兩相流動過程復(fù)雜多變，存在復(fù)雜的相間波動和傳熱過程，因此對其參數(shù)的準確測量一直是國內(nèi)外科研人員研究的重點和難點。多傳感器融合技術(shù)利用多個不同性質(zhì)的傳感器可以從多角度對流動過程進行觀測，提供更多反映流動過程特征的測量信號，從而提高測量精度并實現(xiàn)多參數(shù)的測量。
　　 本文從多相流動機理和流動過程參數(shù)檢測的基本方法出發(fā)，提出了一種結(jié)合電學(xué)法

2、中的截面電阻信息檢測技術(shù)、環(huán)形電導(dǎo)陣列與雙V型內(nèi)錐式流量計的典型流型下兩相流參數(shù)測量方法。完成了從傳感器選取、空間布局、基本模型建立、算法實現(xiàn)等工作，準確的對流型進行了識別，并得到了較為理想的流量和含率測量結(jié)果。主要完成的工作如下：
　　 1、根據(jù)兩相流參數(shù)測量機理以及已有的研究基礎(chǔ)，選擇截面電阻信息檢測系統(tǒng)、環(huán)形電導(dǎo)陣列和雙V型內(nèi)錐式流量計作為多傳感器系統(tǒng)的主要傳感器，并進行了相關(guān)的標定實驗。通過分析各傳感器的特性，特別是V錐

3、壓降的分析，有效的對傳感器進行了布局。
　　 2、通過將兩個不同尺寸的V型內(nèi)錐式流量計進行級聯(lián)，構(gòu)成雙V型內(nèi)錐式流量計。在分層流模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了雙V型內(nèi)錐式流量計的測量模型，在有效配合的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)對兩相流含率和流量的同時測取。此外，通過分析V錐壓降過程，確定了雙V錐流量計的配合方式和配合距離，并分析了不同等效直徑比組合配合方式下的兩相流因子與L-M參數(shù)曲線的特征參數(shù)。
　　 3、利用PXI模塊化儀器和FPGA技術(shù)

4、搭建了多傳感器測量系統(tǒng)。主要包括基于PXI的截面電阻信息檢測系統(tǒng)搭建以及多傳感器信號同步采集。PXI模塊化儀器的引入提高了截面電阻信息檢測系統(tǒng)的性能，在LabVIEW平臺下采用幅值計算的方式代替了傳統(tǒng)系統(tǒng)中耗時的解調(diào)濾波環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的效率；FPGA的高速I/O功能實現(xiàn)了對系統(tǒng)高速的邏輯控制，增強了多路信號采集的同步性。實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)采集速度快、同步性好，且能夠有效分別物場內(nèi)的介質(zhì)分布情況。
　　 4、根據(jù)多傳感器融合的基

5、本理論，設(shè)計了一個適用于兩相流參數(shù)計算的基礎(chǔ)的多傳感器測量模型，主要包括傳感器管理、流型識別和參數(shù)計算。傳感器管理主要實現(xiàn)各傳感器之間的時間匹配，流型識別的結(jié)果用作分類器對傳感器進行分工；流型識別環(huán)節(jié)，采用D-S證據(jù)理論作為融合算法，對截面電阻信息檢測系統(tǒng)和電導(dǎo)環(huán)的測量數(shù)據(jù)進行融合處理分別得到了氣液兩相流和油水兩相流典型流型的識別結(jié)果，實驗結(jié)果表明識別率均在90％以上，能夠有效的起到分類器的作用；參數(shù)計算環(huán)節(jié)，采用分布式結(jié)構(gòu)，對于各傳感